DE60020760T2 - Polishing device containing an adjustment control for a puller - Google Patents

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Halbleiterwaferoberfläche, insbesondere eines Halbleiterwafers mit einem Bauelementmuster darauf ausgebildet, durch Eingriff der Halbleiterwaferoberfläche mit einem Poliertuch, um eine Planarisierung der Waferoberfläche zu bewirken. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Aufbereitungsvorrichtung bzw. ein Abrichtwerkzeug zum Aufbereiten bzw. Abrichten eines Poliertuchs, das auf einem Drehtisch einer solchen Poliervorrichtung befestigt ist.The The present invention relates to a polishing apparatus for Polishing a semiconductor wafer surface, in particular a semiconductor wafer formed thereon with a component pattern by engaging the Semiconductor wafer surface with a polishing cloth to effect planarization of the wafer surface. In particular, the present invention relates to a treatment device or a dressing tool for the preparation or dressing of a polishing cloth, mounted on a turntable of such a polishing apparatus is.

Mit dem raschen Fortschritt in der Technologie zur Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauelemente sind die Schaltungsverdrahtungsmuster immer kleiner geworden, wodurch sich auch die Abstände zwischen den Verdrahtungsmustern verringert haben. Während sich die Verdrahtungsabstände auf weniger als 0,5 Mikron verringern, wird die Tiefenschärfe bei der Schaltungsmusterausbildung in der Photolithographie und Ähnlichem flacher. Daher müssen Oberflächen von Halbleiterwafern, auf denen Schaltungsmusterabbilder durch einen Stepper ausgebildet werden sollen, durch eine Poliervorrichtung poliert werden, um einen exzeptionell hohen Grad an Oberflächenflachheit oder Planarität zu besitzen. Als ein Verfahren für eine solche Planarisierung wurde zum Beispiel ein chemisch-mechanisches Polier-(CMP)-Verfahren verwendet, bei dem eine mechanische Politur durchgeführt wird, während eine Polierlösung mit einer vorbestimmten chemischen Zusammensetzung geliefert wird.With the rapid progress in technology for the production of highly integrated Semiconductor devices are the circuit wiring patterns always become smaller, which also reduces the distances between the wiring patterns have decreased. While the wiring distances on Less than 0.5 microns reduce depth of field circuit pattern formation in photolithography and the like flatter. Therefore, must surfaces of semiconductor wafers on which circuit pattern images by a Stepper to be formed by a polishing device be polished to an exceptionally high degree of surface flatness or planarity to own. As a method for such a planarization became, for example, a chemical-mechanical one Polishing (CMP) process using a mechanical polishing carried out is while a polishing solution is supplied with a predetermined chemical composition.

Bei einer herkömmlichen Poliervorrichtung zum Polieren einer Halbleiterwaferoberfläche, insbesondere eines Halbleiterwafers mit einem Bauelementemuster darauf ausgebildet, um eine Planarisierung davon zu bewirken, wird ein nicht gewebter Stoff bzw. ein Material als ein Poliertuch verwendet, das an der Oberseite eines Drehtischs befestigt ist.at a conventional one Polishing device for polishing a semiconductor wafer surface, in particular a semiconductor wafer having a device pattern formed thereon, to achieve a planarization of it, a non-woven becomes Material used as a polishing cloth, which at the Top of a turntable is attached.

Jedoch hat sich der Grad der Integration von ICs und LSIs in den letzten Jahren erhöht. Demgemäß ist es erforderlich, dass eine polierte Oberfläche auf einen noch höheren Grad planarisiert wird. Um eine solche Anforderung zu erfüllen, wurde ein relativ starres Poliertuch, zum Beispiel ein Poliertuch aus Urethanschaum verwendet.however has the degree of integration of ICs and LSIs in the last few years Increased years ago. Accordingly, it is Required a polished surface to an even higher degree is planarized. To fulfill such a requirement has been a relatively rigid polishing cloth, for example a polishing cloth made of urethane foam used.

Die Politur wird durchgeführt durch Drehen eines Drehtischs der ein Poliertuch daran befestigt besitzt, wobei das Poliertuch in Kontakt mit einem Halbleiterwafer während der Drehung des Drehtischs gehalten wird. Während des Poliervorgangs neigen jedoch abreibende Partikel (Körner) und Substanzen, die von der Waferoberfläche während des Polierens entfernt werden, dazu, an dem Poliertuch anzuhaften, was eine Verschlechterung der Qualität des Poliertuchs zur Folge hat und einen gleichzeitigen nachteiligen Effekt auf den Poliervorgang. Demgemäß wird, wenn eine Politur von Halbleiterwafern wiederholt unter Verwendung desselben Poliertuchs durchgeführt wird, die Qualität der Politur nachteilig beeinträchtigt, und es gibt eine Gefahr, dass eine Waferoberfläche nicht gleichmäßig poliert wird. Um dieses Problem zu verhindern, wird eine Konditionierung, die als „Aufbereiten" bzw. „Abrichten" bekannt ist, durchgeführt, um die Oberfläche des Poliertuchs vor, nach oder während des Polierens eines Halbleiterwafers zu normalisieren. Beim Aufbereiten eines starren Poliertuchs, das aus einem Urethanschaum oder Ähnlichem hergestellt ist, wird im Allgemeinen ein Aufbereitungswerkzeug, das ein Material mit hoher Härte, wie beispielsweise Diamant aufweist, verwendet. Das Poliertuch ist somit einem Schleifvorgang ausgesetzt, jedes Mal wenn es aufbereitet wird. Ein Poliertuch aus Urethanschaum, zum Beispiel IC1000 (hergestellt durch Rodel Nitta Company) ist so aufgebaut, dass es Toleranzen von einem Mikrometer oder weniger aufweist, jedes Mal wenn es aufbereitet wird.The Polish is done by turning a turntable which has a polishing cloth attached to it, wherein the polishing cloth is in contact with a semiconductor wafer during Rotation of the turntable is held. However, during the polishing process abrasive particles (grains) and substances that are removed from the wafer surface during polishing become attached to the polishing cloth, causing deterioration the quality of the polishing cloth results in a simultaneous disadvantageous Effect on the polishing process. Accordingly, when a polish of Semiconductor wafers repeated using the same polishing cloth carried out will, the quality the polish is adversely affected, and there is a danger that a wafer surface does not polish uniformly becomes. To prevent this problem, a conditioning, the known as "conditioning" or "dressing", performed to the surface of the polishing cloth before, after or during of polishing a semiconductor wafer. When processing a rigid polishing cloth made of a urethane foam or the like is generally a processing tool, a material with high hardness, such as diamond has used. The polishing cloth is thus exposed to a grinding process, every time it is processed becomes. A polishing cloth made of urethane foam, for example IC1000 (manufactured by Rodel Nitta Company) is constructed so that there are tolerances of one micron or less each time it recycles becomes.

Es ist absolut notwendig, dass ein Poliertuch eine flache Polieroberfläche besitzt, um in der Lage zu sein, einen Gegenstand gleichmäßig auf einen hohen Grad an Planarität zu polieren. Variationen hinsichtlich der Ausrichtung oder Lage eines Aufbereitungswerkzeugs, was eine Ungleichförmigkeit des Drucks während der Aufbereitung zur Folge hat, resultiert in einen Poliertuch, das nicht den nötigen Grad an Flachheit besitzt und das somit nicht in der Lage ist, einen Wafer auf einen erforderlichen Grad an Planarität zu polieren.It it is absolutely necessary that a polishing cloth has a flat polishing surface, in order to be able to apply an object evenly to a high degree planarity to polish. Variations in orientation or location a dressing tool, which causes nonuniformity of pressure during the Treatment results in a polishing cloth, the not the necessary degree has flatness and thus is not able to one Polish wafers to a required degree of planarity.

Bei dem oben beschriebenen Aufbereitungswerkzeug hat eine Verringerung der Druckmenge, die an ein Poliertuch während der Aufbereitung angelegt wird, eine Verringerung der Schleifwirkung, der das Poliertuch ausgesetzt ist, zur Folge. Dies überträgt sich in einen Anstieg der Lebenszeit des Poliertuchs.at The processing tool described above has a reduction the amount of pressure applied to a polishing cloth during processing is a reduction in the abrasive action that exposed the polishing cloth is the result. This translates in an increase in the life of the polishing cloth.

Jedoch besitzt eine solche Verringerung der Druckmenge, die durch ein Aufbereitungswerkzeug an ein Poliertuch während der Aufbereitung angelegt wird, einen negativen Einfluss auf die Stabilität des Aufbereitungswerkzeugs, wodurch die Aufbereitung eine unebene oder wellige Oberfläche auf dem Poliertuch erzeugen kann.however has such a reduction in the amount of pressure generated by a treatment tool a polishing cloth during the treatment is applied, a negative impact on the stability of the dressing tool, making the processing an uneven or wavy surface can produce on the polishing cloth.

Bezüglich einer Poliervorrichtung wird auf die JP 10-058308 hingewiesen, die eine Poliervorrichtung offenbart, die mit einer Lagesteuerung zum Steuern einer Lage eines Toprings zum Halten und Drücken eines zu polierenden Werkstücks gegen das Poliertuch versehen ist. Die Ausrichtung des Toprings wird mittels einer elektromagnetischen Kraft gesteuert.With respect to a polishing apparatus, reference is made to JP 10-058308, which discloses a polishing apparatus provided with a position controller for controlling a position of a top ring for holding and pressing a workpiece to be polished against the polishing cloth. The alignment of the top ring is ge by means of an electromagnetic force controls.

Ferner offenbart die GB 2 287 422 eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung eines Poliertuchs mit einem Oberflächenbehandlungswerkzeug, das gegen ein Poliertuch in einer sich drehenden Art und Weise gedrückt wird, während das Poliertuch selbst gedreht wird. Das Oberflächenbehandlungswerkzeug und das Poliertuch werden um beabstandete parallele Achsen gedreht.Further, the GB 2 287 422 a surface treatment apparatus of a polishing cloth having a surface treatment tool pressed against a polishing cloth in a rotating manner while the polishing cloth itself is being rotated. The surface treatment tool and the polishing cloth are rotated about spaced parallel axes.

In Anbetracht des oben Gesagten, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines Poliertuchs auf einem Drehtisch vorzusehen, bei der eine Steuerung der Lage oder Ausrichtung eines Aufbereitungswerkzeugs davon bewirkt wird durch Verwendung elektromagnetischer Kräfte, wodurch die Polieroberfläche eines Drehtischs auf einen erforderlichen hohen Grad an Flachheit poliert werden kann.In In view of the above, it is an object of the present invention to provide a device for processing a polishing cloth on a turntable, in controlling the position or orientation of a dressing tool of which is effected by the use of electromagnetic forces, thereby the polishing surface a turntable to a required high degree of flatness can be polished.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Poliervorrichtung vorzusehen, die mit einer solchen Aufbereitungsvorrichtung versehen ist.It Another object of the present invention is a polishing apparatus provide that provided with such a treatment device is.

Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten einer Polieroberfläche eines Drehtisches vor, die in Gleitkontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt. Die Aufbereitungsvorrichtung umfasst einen Aufbereitungskörper, der in Kontakt mit der Polieroberfläche kommt, um eine Aufbereitung zu bewirken. Eine andere Vorrichtung drückt den Aufbereitungskörper gegen die Polieroberfläche auf dem Drehtisch. Eine Lagesteuerung steuert die Lage oder Ausrichtung des Aufbereitungskörpers durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft.Around To achieve the objectives described above, sees the present Invention, a processing device for processing a polishing surface of a Turntable before, in sliding contact with an object to be polished comes. The treatment device comprises a treatment body, the comes in contact with the polishing surface, to effect a treatment. Another device pushes the dresser body against the polishing surface on the turntable. A position control controls the position or orientation of the processing body by using an electromagnetic force.

Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung eine Poliervorrichtung, welche einen Drehtisch mit einer Polieroberfläche besitzt, die in Kontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt, und eine Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten der Polieroberfläche vor. Die Aufbereitungsvorrichtung umfasst einen Aufbereitungskörper zum Aufbereiten der Polieroberfläche indem er in Kontakt mit der Polieroberfläche kommt. Eine Andrückvorrichtung drückt den Aufbereitungskörper gegen die Polieroberfläche des Drehtischs. Eine Lagesteuerung steuert die Lage oder Orientierung bzw. Ausrichtung des Aufbereitungskörpers durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft.Additionally sees The present invention relates to a polishing apparatus comprising a turntable with a polishing surface that comes into contact with an object to be polished, and a conditioner for preparing the polishing surface. The treatment device comprises a treatment body for Processing the polishing surface by coming into contact with the polishing surface. A pressing device presses the preparation body against the polishing surface of the turntable. A position control controls the position or orientation or alignment of the preparation body by using a electromagnetic force.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lage oder Ausrichtung eines Aufbereitungswerkzeugs gesteuert durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft, um dadurch zu erlauben, dass die Aufbereitung durchgeführt wird, während eine optimale Verteilung des Oberflächendrucks auf die Polieroberfläche durch das Aufbereitungswerkzeug angelegt wird. Demgemäß ist es möglich, eine Polieroberfläche mit einem hohen Grad an Flachheit zu erhalten.According to the present Invention will be the location or orientation of a dressing tool controlled by using an electromagnetic force to thereby to allow the conditioning to be carried out while providing optimal distribution of surface pressure on the polishing surface created by the editing tool. Accordingly, it is possible, a polishing surface with a high degree of flatness.

Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung der be vorzugten Ausführungsbeispiele davon in Verbindung mit den Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigt:The Above and other objects, features and advantages of the present invention Invention will become more apparent from the following description Be preferred embodiments of which in connection with the drawings; in the drawings shows:

1 eine vertikale Schnittansicht, die den allgemeinen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; 1 a vertical sectional view illustrating the general structure of a first embodiment of the polishing apparatus according to the present invention;

2 eine teilweise Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; 2 a partial sectional view illustrating an essential part of the treatment apparatus according to the present invention;

3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2; 3 a sectional view taken along the line III-III in 2 ;

4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3; 4 a sectional view taken along the line IV-IV in 3 ;

5 ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern einer Lagesteuerung für ein Aufbereitungswerkzeug darstellt; 5 a block diagram illustrating the functional arrangement of a control part for controlling a position control for a treatment tool;

6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Verkippung bzw. dem Kippwinkel α des Aufbereitungswerkzeugs bezüglich einer X-Achse und der Verkippung bzw. des Kippwinkels (dem Kippwinkel?) β des Aufbereitungswerkzeugs bezüglich einer Y-Achse darstellt; 6 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the tilt angle α of the dressing tool with respect to an X-axis and the tilt angle (the tilt angle) β of the dressing tool with respect to a Y-axis; FIG.

7(a)–(c) Details der Struktur eines Aufbereitungskörpers, wobei 7(a) eine Ansicht von unten; 7(b) eine Schnittansicht entlang der Linie a-a in 7(a); und 7(c) eine vergrößerte Ansicht eines Teils b gemäß 7(b) ist; 7 (a) - (c) details of the structure of a treatment body, wherein 7 (a) a view from below; 7 (b) a sectional view taken along the line aa in 7 (a) ; and 7 (c) an enlarged view of a part b according to 7 (b) is;

8 eine vertikale Schnittansicht durch die allgemeine Anordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 8th a vertical sectional view through the general arrangement of a second embodiment of the polishing apparatus according to the present invention;

9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 8; 9 a sectional view taken along the line IX-IX in 8th ;

10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 9; 10 a sectional view taken along the line XX in 9 ;

11 ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern einer Lagesteuerung für einen Drehtisch zeigt. 11 a block diagram showing the functional arrangement of a control part for controlling a position control for a turntable.

Ausführungsbeispiele der Aufbereitungsvorrichtung und der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben.Embodiments of the processing apparatus and the polishing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS 1 to 11 described.

1 ist eine vertikale Schnittansicht, die den allgemeinen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist eine teilweise Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 1 FIG. 15 is a vertical sectional view illustrating the general structure of a first embodiment of the polishing apparatus according to the present invention; and FIG 2 Fig. 10 is a partial sectional view illustrating an essential part of the processing apparatus according to the present invention.

Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die Poliervorrichtung einen Drehtisch 1 mit einem Poliertuch 2, der an der Oberseite davon befestigt ist, und eine Aufbereitungsvorrichtung 5 zum Aufbereiten des Poliertuchs 2. Die Aufbereitungsvorrichtung 5 umfasst ein Aufbereitungswerkzeug 6 zum Aufbereiten des Poliertuchs 2 und eine Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 zum Tragen des Aufbereitungswerkzeugs 6 und zum Anlegen einer Andrückkraft und einer Drehantriebskraft an das Aufbereitungswerkzeug 6. Die Aufbereitungsvorrichtung 5 umfasst ferner eine Universalkupplung 8 zum Übertragen einer Andrückkraft von der Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 auf das Aufbereitungswerkzeug 6, während diesen Gliedern erlaubt wird, sich relativ zueinander zu kippen bzw. zu verkippen, und eine Lagesteuerung 11 zum Steuern der Lage oder Ausrichtung des Aufbereitungswerkzeugs 6. Eine Aufbereitungsflüssigkeitslieferdüse 60 ist oberhalb des Drehtischs 1 vorgesehen, um eine Aufbereitungsflüssigkeit auf das Poliertuch 2 auf dem Drehtisch 1 zu liefern. Die Oberseite des Poliertuchs 1 bildet eine Polieroberfläche, die in Gleitkontakt mit einer Oberfläche eines zu polierenden Halbleiterwafers kommt.As in the 1 and 2 is shown, the polishing apparatus comprises a turntable 1 with a polishing cloth 2 which is attached to the top thereof, and a conditioner 5 for processing the polishing cloth 2 , The processing device 5 includes a treatment tool 6 for processing the polishing cloth 2 and a dressing tool drive shaft 7 for carrying the treatment tool 6 and applying a pressing force and a rotational driving force to the dressing tool 6 , The processing device 5 further comprises a universal coupling 8th for transmitting a pressing force from the dressing tool drive shaft 7 on the processing tool 6 while allowing these members to tilt relative to each other and attitude control 11 for controlling the attitude or orientation of the dressing tool 6 , A treatment fluid delivery nozzle 60 is above the turntable 1 provided a treatment liquid on the polishing cloth 2 on the turntable 1 to deliver. The top of the polishing cloth 1 forms a polishing surface that comes into sliding contact with a surface of a semiconductor wafer to be polished.

Wie in 2 dargestellt ist, umfasst das Aufbereitungswerkzeug einen Aufbereitungskörper 9 der eine Aufbereitungsplatte 9A aufweist, die einen unteren Teil des Aufbereitungskörpers 9 bildet, und eine Anbringungsplatte 9B, die einen oberen Teil des Aufbereitungskörpers 9 bildet, der mit der Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 verbunden ist. Das Aufbereitungswerkzeug 6 umfasst ferner einen Diamantring 10, der mittels Elektroabscheidung auf einem Vorsprungsteil der Bodenoberfläche des Aufbereitungskörpers 9 angebracht ist.As in 2 is shown, the treatment tool comprises a preparation body 9 the one processing panel 9A comprising a lower part of the treatment body 9 forms, and a mounting plate 9B forming an upper part of the treatment body 9 that with the treatment tool drive shaft 7 connected is. The preparation tool 6 also includes a diamond ring 10 by electrodeposition on a projection part of the bottom surface of the treatment body 9 is appropriate.

Wie in 1 dargestellt ist, ist die Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 mit einem Aufbereitungswerkzeugluftzylinder 22 gekoppelt, der an einem Aufbereitungskopf 21 befestigt ist. Der Aufbereitungswerkzeugluftzylinder 22 bewirkt, dass sich die Aufbereitungswerkzeugantriebswelle vertikal bewegt, wodurch bewirkt wird, dass der aus Diamant elektro-abgeschiedene Ring 10 an der unteren Endoberfläche des Aufbereitungswerkzeugs 6 gegen den Drehtisch 1 gedrückt wird. Die Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 ist mit einem sich drehenden Zylinder 23 gekoppelt über eine Keilnutverbindung (nicht gezeigt). Der sich drehende Zylinder 23 besitzt einen Zeitsteuerriemen 24 an einem Außenumfangsteil davon. Der Zeitsteuerriemen 24 ist über einen Zeitsteuerriemen 25 mit einer Zeitsteuerscheibe 27 verbunden, die an einem Aufbereitungswerkzeugmotor 26 vorgesehen ist, der an dem Aufbereitungskopf 21 befestigt ist. Demgemäß dreht der Aufbereitungswerkzeugmotor 26 den sich drehenden Zylinder 23 antriebsmäßig und die Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 über die Zeitsteuerscheibe 27 und den Zeitsteuerriemen 25 und die Zeitsteuerscheibe 24, um dadurch das Aufbereitungswerkzeug 6 antriebsmäßig zu drehen. Der Aufbereitungskopf 21 ist durch eine Aufbereitungskopfwelle 29 fest an einem Rahmen getragen.As in 1 is the dressing tool drive shaft 7 with a reconditioning tool air cylinder 22 coupled to a processing head 21 is attached. The treatment tool air cylinder 22 causes the dressing tool drive shaft to move vertically, causing the diamond-electrodeposited ring 10 at the lower end surface of the dressing tool 6 against the turntable 1 is pressed. The treatment tool drive shaft 7 is with a rotating cylinder 23 coupled via a keyway connection (not shown). The rotating cylinder 23 has a timing belt 24 on an outer peripheral part thereof. The timing belt 24 is via a timing belt 25 with a timing disc 27 connected to a treatment tool motor 26 is provided, which at the processing head 21 is attached. Accordingly, the conditioning tool motor rotates 26 the rotating cylinder 23 drivingly and the treatment tool drive shaft 7 over the timing disc 27 and the timing belt 25 and the timing disc 24 to thereby the processing tool 6 to drive. The preparation head 21 is through a treatment head shaft 29 firmly worn on a frame.

Das Universalgelenk 8, das eine Druckkraft von der Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 auf das Aufbereitungswerkzeug 6 überträgt, während es diesen Gliedern erlaubt sich relativ zueinander zu verkippen, besitzt einen kugelförmigen Lagermechanismus 40, der erlaubt, dass das Aufbereitungswerkzeug 6 und die Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 sich relativ zueinander verkippen. Das Universalgelenk 8 besitzt ferner einen Rotationsübertragungsmechanismus 45 zum Übertragen der Rotation der Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 an den Aufbereitungskörper 9. Der kugelförmige Lagermechanismus 40 umfasst eine kugelförmige Ausnehmung 41a, die in der Mitte der Unterseite eines Antriebsflansches 41 ausgebildet ist, der an dem unteren Ende der Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 befestigt ist. Der kugelförmige Lagermechanismus 40 umfasst ferner eine sphärische Ausnehmung 9a, die in der Mitte der Oberseite der Anbringungsplatte 9B ausgebildet ist, und ein Kugellager 42, das zwischen den zwei Ausnehmungen 41a und 9a ange ordnet ist. Das Kugellager 42 ist aus einem Material mit hoher Härte, wie beispielsweise einer Keramik hergestellt.The universal joint 8th applying a pressing force from the dressing tool drive shaft 7 on the processing tool 6 while allowing these members to tilt relative to one another, has a spherical bearing mechanism 40 that allows the rendering tool 6 and the dressing tool drive shaft 7 tilt relative to each other. The universal joint 8th also has a rotation transmission mechanism 45 for transmitting the rotation of the dressing tool drive shaft 7 to the treatment body 9 , The spherical bearing mechanism 40 includes a spherical recess 41a placed in the middle of the bottom of a drive flange 41 formed at the lower end of the treatment tool drive shaft 7 is attached. The spherical bearing mechanism 40 further comprises a spherical recess 9a placed in the middle of the top of the mounting plate 9B is formed, and a ball bearing 42 that between the two recesses 41a and 9a is arranged. The ball bearing 42 is made of a material with high hardness, such as a ceramic.

Der Rotationsübertragungsmechanismus 45 umfasst einen Antriebsstift (nicht gezeigt) der an dem Antriebsflansch 41 befestigt ist und einen angetriebenen Stift (nicht gezeigt) der an der Anbringungsplatte 9B befestigt ist. Der angetriebene Stift und der Antriebsstift sind vertikal relativ zueinander bewegbar. Daher werden, selbst wenn sich der Aufbereitungskörper 9 verkippt, der angetriebene Stift und der Antriebsstift in Eingriff miteinander gehalten, wobei sich ein Punktkontakt dazwischen verschiebt. Somit überträgt der Rotationsübertragungsmechanismus 45 das Drehmoment der Aufbereitungswerkzeugantriebswelle 7 auf den Aufbereitungskörper 9 in einer verlässlichen und stabilen Art und Weise.The rotation transmission mechanism 45 includes a drive pin (not shown) on the drive flange 41 is fixed and a driven pin (not shown) of the attachment plate 9B is attached. The driven pin and the drive pin are vertically movable relative to each other. Therefore, even if the processing body 9 tilted, the driven pin and the drive pin held in engagement with each other, with a point contact moves therebetween. Thus, the rotation transmission mechanism transmits 45 the torque of the dressing tool drive shaft 7 on the treatment body 9 in a reliable and stable way.

Als nächstes wird die Lagesteuerung 11 zum Steuern der Lage des Aufbereitungswerkzeugs 6 unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschrieben. 2 ist eine teilweise Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Aufbereitungsvorrichtung zeigt, wie oben erwähnt. 3 ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeils III-III in 2 und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3.Next is the attitude control 11 to the Control the location of the processing tool 6 with reference to the 2 to 6 described. 2 Fig. 10 is a partial sectional view showing an essential part of the processing apparatus as mentioned above. 3 is a view in the direction of the arrow III-III in FIG 2 and 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in 3 ,

Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, umfasst die Lagesteuerung 11 einen elektromagnetischen Kern 12, der an dem Aufbereitungskopf 21 befestigt ist. Vier Magnetpole 12a, 12b, 12c und 12d ragen radial nach außen aus dem elektromagnetischen Kern 12 hervor. Vier Elektromagnetspulen 13a, 13b, 13c und 13d sind auf jeweilige der Magnetpole 12a bis 12d gewickelt. Die Lagesteuerung 11 umfasst ferner einen zylindrischen Anker 14, der zu den Magnetpolen 12a bis 12d weist, und zwar über einen Spalt hinweg. Der Anker 14 ist an dem Aufbereitungskörper 9 befestigt.As in the 2 and 3 includes the attitude control 11 an electromagnetic core 12 standing at the treatment head 21 is attached. Four magnetic poles 12a . 12b . 12c and 12d project radially outward from the electromagnetic core 12 out. Four electromagnetic coils 13a . 13b . 13c and 13d are on respective ones of the magnetic poles 12a to 12d wound. The position control 11 further comprises a cylindrical armature 14 leading to the magnetic poles 12a to 12d points, across a gap. The anchor 14 is on the treatment body 9 attached.

Wie in 4 dargestellt ist, besitzen die Magnetpole 12a bis 12d jeweils eine U-förmige Querschnittskonfiguration mit einer 90-Grad-Drehung zueinander. Die oberen horizontal vorspringenden Teile der Magnetpole 12a bis 12d sind mit den jeweiligen Elektromagnetspulen 13a bis 13d versehen. Die Magnetpole 12a bis 12d und der Anker 14 sind aus einem magnetischen Material wie beispielsweise einem Permalloy. Wie in 3 dargestellt ist, ist die Elektromagnetspule 13a an einer Position in positiver Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 13b ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 13c ist in einer Position in positiver Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 13d ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Vier Paare von Versetzungssensoren 15a1 , 15a2 ; 15b1 , 15b2 ; 15c1 , 15c2 ; und 15d1 , 15d2 sind auf zwei Achsen P und Q platziert, die mit einem Winkel von 45 Grad bezüglich der X- und Y-Achsen geneigt bzw. verkippt sind. Jedes Paar von Versetzungssensoren besteht aus oberen und unteren Versetzungssensoren. Jedes Versetzungssensorpaar wird durch einen Sensorhalter 17 gehalten.As in 4 is shown, possess the magnetic poles 12a to 12d each a U-shaped cross-sectional configuration with a 90 degree rotation to each other. The upper horizontally protruding parts of the magnetic poles 12a to 12d are with the respective electromagnetic coils 13a to 13d Mistake. The magnetic poles 12a to 12d and the anchor 14 are made of a magnetic material such as a permalloy. As in 3 is shown, is the electromagnetic coil 13a placed at a position in positive alignment with the x-axis. The electromagnetic coil 13b is placed in a position in negative alignment with the x-axis. The electromagnetic coil 13c is placed in a position in positive alignment with the Y axis. The electromagnetic coil 13d is placed in a position in negative alignment with the Y axis. Four pairs of displacement sensors 15a 1 . 15a 2 ; 15b 1 . 15b 2 ; 15c 1 . 15c 2 ; and 15d 1 . 15d 2 are placed on two axes P and Q which are tilted at a 45 degree angle with respect to the X and Y axes. Each pair of displacement sensors consists of upper and lower displacement sensors. Each displacement sensor pair is passed through a sensor holder 17 held.

5 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern der Lagesteuerung 11 zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, besitzt der Steuerteil ein Subtrahierglied 30 und eine Steuerung 31. Das Subtrahierglied 30 wird mit gewünschten Werten für die Lage des Aufbereitungswerkzeugs 6 beliefert und Werten α und β der Versetzung eines gesteuerten Objekts (Aufbereitungswerkzeug 6), die durch Sensoren 15 (Versetzungssensoren 15a1 , 15a2 ; 15b1 , 15b2 ; 15c1 , 15c2 ; und 15d1 , 15d2 ) detektiert werden und in einem Koordinatenwandler 35 umgewandelt werden. Unterschiede zwischen den gewünschten Werten und den Versetzungswerten α und β, die aus dem Subtrahierglied 30 abgeleitet werden, werden in die Steuerung 31 als Fehlersignale eα und eβ eingegeben. Wie in 6 dargestellt ist, zeigen α und β eine Verkippung bzw. Neigung bezüglich einer X-Achse bzw. eine Verkippung bzw. Neigung bezüglich einer Y-Achse an. Die X-Achse und die Y-Achse liegen entlang einer Horizontalebene. In diesem Fall führt das Aufbereitungswerkzeug 6 eine kombinierte Bewegung bestehend aus einer Verkippung bezüglich der X-Achse und Verkippung bezüglich der Y-Achse um das Kugellager 42 herum durch, das als Drehmittelpunkt wirkt. 5 Fig. 10 is a block diagram showing the functional arrangement of a control part for controlling the attitude control 11 shows. As shown in the figure, the control part has a subtractor 30 and a controller 31 , The subtractor 30 with desired values for the location of the rendering tool 6 and values α and β of the displacement of a controlled object (processing tool 6 ), by sensors 15 (Displacement sensors 15a 1 . 15a 2 ; 15b 1 . 15b 2 ; 15c 1 . 15c 2 ; and 15d 1 . 15d 2 ) are detected and in a coordinate converter 35 being transformed. Differences between the desired values and the offset values α and β resulting from the subtractor 30 be derived in the control 31 entered as error signals eα and eβ. As in 6 1, α and β indicate tilting with respect to an X-axis and tilting with respect to a Y-axis, respectively. The X-axis and the Y-axis lie along a horizontal plane. In this case, the reconditioning tool performs 6 a combined movement consisting of tilting with respect to the X-axis and tilting with respect to the Y-axis about the ball bearing 42 around, acting as a center of rotation.

Die Fehlersignale eα und eβ werden einer Kippsteuer- und Dämpfungsverarbeitung in einem PID+lokalem Phasenverschiebungsverarbeitungsabschnitt 31-1 ausgesetzt und ferner durch einen Kerb- bzw. Fallenfilter 31-2 hindurch geleitet, um Vibrationskomponenten zu entfernen und in Spannungsbefehlssignale Vα und Vβ umgewandelt. Dann werden in einem Koordinatenwandler 31-3 die Spannungsbefehlssignale Vα und Vβ in Steuersignale Vxu und Vyu umgewandelt, die durch die Lagesteuerung zur Lieferung an einen Treiberabschnitt 32 ausgegeben werden.The error signals eα and eβ become tilt control and attenuation processing in a PID + local phase shift processing section 31-1 exposed and further by a notch or trap filter 31-2 passed to remove vibration components and converted into voltage command signals Vα and Vβ. Then be in a coordinate converter 31-3 the voltage command signals Vα and Vβ are converted into control signals V xu and V yu provided by the attitude controller for delivery to a driver section 32 be issued.

Der Treiberabschnitt 32 umfasst die Elektromagnetspulen 13a, 13b, 13c, 13d und Treiberschaltung 24 zum Erregen dieser Spulen. Die Steuersignale Vxu und Vyu werden an die jeweiligen Treiberschaltungen 24 angelegt, in denen sie in Erregungsströmung Ixu+, Ixu–, Iyu+ und Iyu– umgewandelt werden zum Versetzen bzw. Verschieben des Ankers 14 in irgendeine der positiven und negativen Richtungen der X- und Y-Achsen, die in 3 dargestellt sind. Die Erregungsströme Ixu+, Ixu–, Iyu+ und Iyu– werden an die Elektromagnetspulen 13a, 13b, 13c und 13d angelegt, um die Lage des gesteuerten Objekts (Aufbereitungswerkzeug 6) zu steuern. In diesem Fall ist die Drehmitte (Kugellager 42) des Aufbereitungswerkzeugs 6 und die X- und Y-Achsen des Ankers 14, die in 3 dargestellt sind, um eine vorbestimmte Höhe L zueinander versetzt. Daher kann, wenn der Anker 14 in der positiven oder negativen Richtung der X- oder Y-Achse gemäß 3 versetzt wird, der Aufbereitungskörper 9, d.h. das Aufbereitungswerkzeug 6, in der gewünschten Richtung verkippt werden bezüglich der Horizontalebene um das Kugellager 42 als Drehmittelpunkt herum.The driver section 32 includes the electromagnetic coils 13a . 13b . 13c . 13d and driver circuit 24 to energize these coils. The control signals V xu and V yu are applied to the respective driver circuits 24 in which they are converted into excitation current I xu +, I xu -, I yu + and I yu - to displace or move the armature 14 in any of the positive and negative directions of the X and Y axes, which in 3 are shown. The excitation currents I xu +, I xu -, I yu + and I yu - are applied to the electromagnetic coils 13a . 13b . 13c and 13d created to the location of the controlled object (preparation tool 6 ) to control. In this case, the center of rotation (ball bearings 42 ) of the processing tool 6 and the X and Y axes of the anchor 14 , in the 3 are shown offset by a predetermined height L to each other. Therefore, if the anchor 14 in the positive or negative direction of the X or Y axis according to 3 is added, the treatment body 9 ie the preparation tool 6 , are tilted in the desired direction with respect to the horizontal plane around the ball bearing 42 as a center of rotation around.

Die 7(a)–(c) zeigen Einzelheiten der Struktur der Aufbereitungsplatte 9A, wobei 7(a) eine Bodenansicht ist; 7(b) eine Schnittansicht entlang der Linie a-a in 7(a) ist und 7(c) eine vergrößerte Ansicht eines Teils b gemäß 7(b) ist. Die Aufbereitungsplatte 9A besitzt eine scheibenförmige Konfiguration. Ein gürtelförmiger Ringvorsprungsteil 9a mit einer vorbestimmten Breite ist an der Umfangskante der Unterseite davon ausgebildet um zu erlauben, dass feine Partikel aus Diamant daran mittels Elektroabscheidung abgeschieden werden. Somit wird ein elektroabgeschiedener Ring 10 an der Oberfläche des Vorsprungsteils 9a durch Elektroabscheidung feiner Diamantpartikel vorgesehen.The 7 (a) - (c) show details of the structure of the dressing plate 9A , in which 7 (a) is a bottom view; 7 (b) a sectional view taken along the line aa in 7 (a) is and 7 (c) an enlarged view of a part b according to 7 (b) is. The processing plate 9A has a disk-shaped configuration. A belt-shaped annular projection part 9a with a predetermined width is formed on the peripheral edge of the underside thereof to allow fine particles of diamond there be deposited by means of electrodeposition. Thus, an electro-deposited ring 10 on the surface of the projection part 9a provided by electrodeposition of fine diamond particles.

Wie es bekannt ist, wird bei einem Poliervorgang ein Halbleiterwafer, der durch einen Waferträger getragen wird, gegen das Poliertuch 2 gedrückt, während eine abreibende Flüssigkeit an das Poliertuch geliefert wird. Wenn der Poliervorgang für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgeführt wird, haften abreibende Partikel (Körner) und Substanzen, die von einem Wafer entfernt werden, an dem Poliertuch 2 an, was eine Verschlechterung der Oberfläche des Poliertuchs 2 zur Folge hat. Daher wird ein Aufbereitungs- bzw. Abrichtvorgang zur Wiederherstellung des Oberflächenzustandes oder der Polieroberfläche des Poliertuchs 2 durchgeführt durch die Verwendung der Aufbereitungsvorrichtung 5, und zwar vor, nach oder während des Polierens eines Halbleiterwafers. Noch genauer werden der Drehtisch 1 und das Aufbereitungswerkzeug 6 gedreht und eine Aufbereitungsflüssigkeit wie beispielsweise reines Wasser wird aus der Aufbereitungsflüssigkeitsversorgungsdüse 60 ungefähr zur Drehmitte des Poliertuchs 2 geliefert. In diesem Zustand wird die Oberfläche des mit Diamant elektrobeschichteten Rings 10 in Kontakt mit der Poliertuchoberfläche gebracht, um dadurch die Poliertuchoberfläche zu rasieren bzw. abzureiben und eine Aufbereitung bzw. Abrichtung zu bewirken. Der mit Diamant elektrobeschichtete Ring 10 besitzt eine Struktur, in der feine Diamantpartikel an der Oberfläche des Vorsprungsteil 9a abgeschieden sind und der mit Diamant beschichtete Teil ist mit Nickel plattiert, um dadurch die feinen Diamantpartikel mit der abgeschiedenen Nickelschicht zu fixieren.As is known, in a polishing process, a semiconductor wafer, which is supported by a wafer carrier, against the polishing cloth 2 while delivering a rubbing liquid to the polishing cloth. When the polishing operation is continued for a predetermined period of time, abrasive particles (grains) and substances removed from a wafer adhere to the polishing cloth 2 indicating a deterioration of the surface of the polishing cloth 2 entails. Therefore, a dressing process for restoring the surface condition or the polishing surface of the polishing cloth becomes 2 performed by the use of the treatment device 5 before, after or during the polishing of a semiconductor wafer. Even more accurate are the turntable 1 and the processing tool 6 rotated and a treatment liquid such as pure water is from the treatment liquid supply nozzle 60 approximately to the center of rotation of the polishing cloth 2 delivered. In this state, the surface of the diamond electro-coated ring becomes 10 brought into contact with the polishing cloth surface, thereby shaving the polishing cloth surface and effecting dressing. The diamond electro coated ring 10 has a structure in which fine diamond particles on the surface of the projection part 9a and the diamond coated part is plated with nickel to thereby fix the fine diamond particles with the deposited nickel layer.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Aufbereitungswerkzeug 6 zum Beispiel die folgenden Abmessungen. Der Durchmesser des Aufbereitungskörpers 9 beträgt 250 mm und der mit Diamant elektrobeschichtete Ring 10 mit einer Breite von 6 mm ist an der Umfangskante der Unterseite des Aufbereitungskörpers 9 ausgebildet. Der mit Diamant elektrobeschichtete Ring 10 ist in eine Vielzahl von Teilen (8 Teilen in dem dargestellten Beispiel) unterteilt. Der Durchmesser des Aufbereitungskörpers 9 ist größer eingestellt als der Durchmesser eines Halbleiterwafers als ein zu polierender Gegenstand, so dass, wenn ein Halbleiterwafer poliert wird, die aufbereitete Oberfläche des Poliertuchs einen ausreichenden Rand bzw. Spielraum für die Oberfläche des zu polierenden Halbleiterwafers in sowohl radial nach innen als auch radial nach außen gerichteten Richtungen des Drehtischs 1 umfasst. Es sei bemerkt, dass das Diamantaufbereitungswerkzeug mit einem mit Diamant elektrobeschichteten Ring ersetzt werden kann mit einem SiC-Aufbereitungswerkzeug, das einen Ring mit einer Vielzahl von SiC-Sektoren verwendet. In diesem Fall besitzt das SiC-Aufbereitungswerkzeug eine Struktur ähnlich zu der, die in den 7(a)–(c) gezeigt ist. Das SiC-Aufbereitungswerkzeug besitzt eine große Anzahl von pyramidenförmigen Vorsprüngen von mehreren Zehnteln Mikrometer Größe an der Oberfläche davon.In this embodiment, has the conditioning tool 6 for example, the following dimensions. The diameter of the processing body 9 is 250 mm and the diamond electro-coated ring 10 with a width of 6 mm is at the peripheral edge of the bottom of the processing body 9 educated. The diamond electro coated ring 10 is divided into a plurality of parts (8 parts in the illustrated example). The diameter of the processing body 9 is set larger than the diameter of a semiconductor wafer as an object to be polished, so that when a semiconductor wafer is polished, the processed surface of the polishing cloth has sufficient margin for the surface of the semiconductor wafer to be polished in both radially inward and radially downstream outward directions of the turntable 1 includes. It should be understood that the diamond dressing tool may be replaced with a diamond electro-coated ring using a SiC dressing tool that uses a ring having a plurality of SiC sectors. In this case, the SiC preparation tool has a structure similar to that in the 7 (a) - (c) is shown. The SiC dressing tool has a large number of pyramidal protrusions several tens of microns in size at the surface thereof.

Während des oben beschriebenen Aufbereitungsvorgangs wird die Lage des Aufbereitungskörpers 9 durch die Lagesteuerung 11 gesteuert. In diesem Fall wird, wie oben bemerkt, die Verkippung des Aufbereitungskörpers 9 detektiert durch Verarbeitung der Ausgänge der Versetzungssensoren 15 (15a1 , 15a2 ; 15b1 , 15b2 ; 15c1 , 15c2 ; und 15d1 , 15d2 ) und die Verkippung des Aufbereitungskörpers 9 wird korrigiert um zu Bewirken, das der Aufbereitungskörper 9 in einer Horizontalebene liegt.During the conditioning operation described above, the location of the processing body becomes 9 through the position control 11 controlled. In this case, as noted above, the tilt of the processing body 9 detected by processing the outputs of the displacement sensors 15 ( 15a 1 . 15a 2 ; 15b 1 . 15b 2 ; 15c 1 . 15c 2 ; and 15d 1 . 15d 2 ) and the tilting of the processing body 9 is corrected to effect that of the beneficiation body 9 lies in a horizontal plane.

Alternativ wird Aufbereitungskörper 9 auf einen gewünschten Winkel in einer gewünschten Richtung bezüglich der Horizontalebene gesteuert. Als solches kann eine streng parallele Beziehung zwischen der Aufbereitungsoberfläche des Aufbereitungskörpers 9, d.h. der Unterseite des mit Diamant elektrobeschichteten Rings 10 und der Oberseite des Poliertuchs 12, d.h. der Polieroberfläche während des Aufbereitungsvorgangs beibehalten werden.Alternatively, treatment body 9 controlled to a desired angle in a desired direction with respect to the horizontal plane. As such, there can be a strictly parallel relationship between the rendering surface of the rendering body 9 ie the bottom of the diamond electro-coated ring 10 and the top of the polishing cloth 12 , ie the polishing surface to be maintained during the conditioning operation.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel würde eine Kraft zum Drücken des Aufbereitungskörpers 9 gegen die Polieroberfläche des Drehtischs 1 erhalten durch Übertragen der Andrückkraft des Luftzylinders 22 direkt auf das Aufbereitungswerkzeug 6. Zum Steuern der Lage des Aufbereitungswerkzeugs 6 wird der Zustand der Polieroberfläche an der Oberseite des Drehtischs 1 einschließlich von Unregelmäßigkeiten bzw. Welligkeiten oder Ähnlichem zuvor gemessen und in die Steuerung eingegeben, so dass eine optimale Lage des Aufbereitungswerkzeugs 6 auf der Basis der eingegebenen Daten vorab erhalten wird. Somit wird eine optimale Lage des Aufbereitungswerkzeugs 6 durch die Lagesteuerung 1 auf der Basis der detektierten Lage mittels der Versetzungssensoren 15 bewirkt.According to this embodiment, a force would be applied to squeeze the processing body 9 against the polishing surface of the turntable 1 obtained by transmitting the pressing force of the air cylinder 22 directly on the processing tool 6 , To control the location of the rendering tool 6 becomes the condition of the polishing surface at the top of the turntable 1 including irregularities or ripples or the like previously measured and entered into the control, so that an optimal position of the dressing tool 6 is obtained on the basis of the entered data in advance. Thus, an optimal position of the processing tool 6 through the position control 1 on the basis of the detected position by means of the displacement sensors 15 causes.

Gemäß den 8 bis 11 ist eine Poliervorrichtung gezeigt, die mit einer Aufbereitungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist. 8 ist eine vertikale Schnittansicht der Poliervorrichtung. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 8. 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 9.According to the 8th to 11 a polishing apparatus is shown, which is provided with a treatment device according to a second embodiment of the invention. 8th is a vertical sectional view of the polishing apparatus. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX in 8th , 10 is a sectional view taken along the line XX in FIG 9 ,

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung einer Aufbereitungseinheit einschließlich eines Aufbereitungswerkzeugs 6 und einer Lagesteuerung 11 dieselbe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Anordnung eines Drehtischs. D.h. bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Drehtisch mit einer Lagesteuerung versehen.In the second embodiment, the arrangement is a conditioning unit including a dressing tool 6 and a position control 11 the same as in the first embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in FIG the arrangement of a turntable. That is, in the second embodiment, the turntable is provided with a position control.

Wie in 8 dargestellt ist, sind ein Drehtisch 101 mit einem Poliertuch 2 auf der Oberseite davon und eine Drehwelle 102 eines Motors (nicht gezeigt) miteinander gekuppelt über obere und untere Kupplungsglieder 103 und 104. Das untere Kupplungsglied 104 ist an dem oberen Ende der Drehwelle 102 des Motors befestigt. Das obere Kupplungsglied 103 ist an der Unterseite des Drehtischs 101 befestigt. Ein selbst ausrichtendes Rollen- bzw. Walzenlager 105 ist zwischen dem unteren Kupplungsglied 104 und dem oberen Kupplungsglied 103 angeordnet, um dem Drehtisch 101 und dem oberen Kupplungsglied 103 zu erlauben, sich in irgendeiner Richtung bezüglich des unteren Kupplungsgliedes 104 um das selbst ausrichtende Rollen- bzw. Walzenlager 105 zu verkippen, das als die Drehmitte dient. Das untere Kupplungsglied 104 ist mit einem kurzen säulenförmigen Stift 106 versehen, der mit einem Eingriffsloch 103a in Eingriff steht, das in dem oberen Kupplungsglied 103 vorgesehen ist, um dem Drehtisch 101 zu erlauben, sich zu drehen. Es sei bemerkt, dass ein vorbestimmter Freiraum zwischen dem Eingriffsloch 103a und dem Stift 106 ausgebildet ist, um ein Verkippen des Drehtischs 101 zu ermöglichen.As in 8th is shown, are a turntable 101 with a polishing cloth 2 on the top of it and a rotary shaft 102 a motor (not shown) coupled together via upper and lower coupling members 103 and 104 , The lower coupling member 104 is at the upper end of the rotary shaft 102 attached to the engine. The upper coupling member 103 is at the bottom of the turntable 101 attached. A self-aligning roller or roller bearing 105 is between the lower coupling member 104 and the upper coupling member 103 arranged to the turntable 101 and the upper coupling member 103 to allow itself in any direction with respect to the lower coupling member 104 around the self-aligning roller or roller bearings 105 to tilt, which serves as the center of rotation. The lower coupling member 104 is with a short columnar stylus 106 provided with an engagement hole 103a engaged in the upper coupling member 103 is provided to the turntable 101 to allow to turn. It should be noted that a predetermined clearance between the engagement hole 103a and the pen 106 is designed to tilt the turntable 101 to enable.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Lagesteuerung 111 zur Steuerung der Lage des Drehtischs 101 vorgesehen. Die Lagesteuerung 111 umfasst einen elektromagnetischen Kern 112, der an einem Rahmen 28 befestigt ist. Der elektromagnetische Kern 112 ist mit vier Magnetpolen 112a, 112b, 112c und 112d versehen. Vier Elektromagnetspulen 113a, 113b, 113c und 113d sind auf die jeweiligen Magnetpole 112a bis 112d gewickelt. Die Lagesteuerung 111 umfasst ferner einen ringförmigen, scheibenförmigen Anker 114, der zu den Magnetpolen 112a bis 112d weist, und zwar über einen Spalt hinweg. Der Anker 114 ist an dem Drehtisch 101 befestigt.In this embodiment, a attitude control 111 for controlling the position of the turntable 101 intended. The position control 111 includes an electromagnetic core 112 standing at a frame 28 is attached. The electromagnetic core 112 is with four magnetic poles 112a . 112b . 112c and 112d Mistake. Four electromagnetic coils 113a . 113b . 113c and 113d are on the respective magnetic poles 112a to 112d wound. The position control 111 further comprises an annular disc-shaped anchor 114 leading to the magnetic poles 112a to 112d points, across a gap. The anchor 114 is on the turntable 101 attached.

Wie in 10 dargestellt ist, besitzt jeder der Magnetpole 112a bis 112d eine invertierte bzw. umgekehrte U-förmige Schnittkonfiguration. Die inneren Teile der invertierten U-förmigen Magnetpole 112a bis 112d sind jeweils mit den Elektromagnetspulen 113a bis 113d versehen. Die Magnetpole 112a bis 112d und der Anker 114 werden aus einem magnetischen Material, zum Beispiel Permalloy gebildet. Wie in 9 dargestellt ist, ist die Elektromagnetspule 113a an einer Position in positiver Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 113b ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 113c ist in einer Position in positiver Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 113d ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Vier Versetzungssensoren 115a, 115b, 115c und 115d sind an zwei Achsen R und S platziert, die mit 45 Grad bezüglich der X- und Y-Achsen verkippt bzw. geneigt sind.As in 10 is shown, each of the magnetic poles has 112a to 112d an inverted or inverted U-shaped cut configuration. The inner parts of the inverted U-shaped magnetic poles 112a to 112d are each with the electromagnetic coils 113a to 113d Mistake. The magnetic poles 112a to 112d and the anchor 114 are formed of a magnetic material, for example permalloy. As in 9 is shown, is the electromagnetic coil 113a placed at a position in positive alignment with the x-axis. The electromagnetic coil 113b is placed in a position in negative alignment with the x-axis. The electromagnetic coil 113c is placed in a position in positive alignment with the Y axis. The electromagnetic coil 113d is placed in a position in negative alignment with the Y axis. Four displacement sensors 115a . 115b . 115c and 115d are placed on two axes R and S which are tilted at 45 degrees with respect to the X and Y axes.

11 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern der Lagesteuerung 111 zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, besitzen der Drehtischsteuerteil und der Aufbereitungswerkzeugsteuerteil jeweils eine Anordnung, die ähnlich zu dem Steuerteil gemäß 5 ist. Die Anordnung gemäß 11 ist zusätzlich mit einer Rechnereinheit versehen zum präzisen Detektieren relativer Positionen des Aufbereitungswerkzeugs und des Drehtischs auf der Basis von Signaleingängen von dem Aufbereitungswerkzeugsteuerteil und dem Drehtischsteuerteil. 11 Fig. 10 is a block diagram showing the functional arrangement of a control part for controlling the attitude control 111 shows. As shown in the figure, the turn table control part and the dressing tool control part each have an arrangement similar to the control part according to FIG 5 is. The arrangement according to 11 is additionally provided with a computer unit for precisely detecting relative positions of the dressing tool and the turntable on the basis of signal inputs from the dressing tool control part and the turntable control part.

Wie in 11 dargestellt ist, besitzt der Aufbereitungswerkzeugsteuerteil eine Subtraktionseinheit 30 und eine Steuerung 31. Die Subtraktionseinheit 30 wird mit gewünschten Werten für die Lage des Aufbereitungswerkzeugs und Versetzungswerten α und β des gesteuerten Gegenstandes, die detektiert werden durch Sensoren 15 und in einem Koordinatenwandler 35 umgewandelt und ferner durch eine Berechnungseinheit 36 korrigiert werden, auf der Basis von Information hinsichtlich der Verkippung des Drehtischs versehen. Unterschiede zwischen den gewünschten Werten bzw. Sollwerten und den Versetzungswerten α und β, die aus der Subtraktionseinheit 30 abgeleitet werden, werden als Fehlersignale eα und eβ in die Steuerung 31 eingegeben.As in 11 is shown, the treatment tool control part has a subtraction unit 30 and a controller 31 , The subtraction unit 30 with desired values for the attitude of the dressing tool and displacement values α and β of the controlled object, which are detected by sensors 15 and in a coordinate converter 35 converted and further by a calculation unit 36 corrected on the basis of information regarding the tilting of the turntable. Differences between the desired values and the offset values α and β resulting from the subtraction unit 30 are derived as error signals eα and eβ in the controller 31 entered.

Der Drehtischsteuerteil besitzt eine Subtraktionseinheit 30' und eine Steuerung 31'. Die Subtraktionseinheit 30' wird mit gewünschten Werten für die Lage des Drehtischs und Versetzungswerten α' und β' des gesteuerten Objekts versehen, die detektiert werden durch Sensoren 115 (Versetzungssensoren 115a, 115b, 115c und 115d) und in einem Koordinatenwandler 35' umgewandelt und ferner durch die Berechnungseinheit 36 modifiziert werden auf der Basis von Information betreffend die Verkippung des Aufbereitungswerkzeugs. Unterschiede zwischen den gewünschten bzw. Sollwerten und den Versetzungswerten α' und β', die aus der Subtraktionseinheit 30' abgeleitet werden, werden als Fehlersignale eα' und eβ' in die Steuerung 31 eingegeben. Die Berechnungseinheit 36 berechnet relative Fehler aus Information hinsichtlich der Verkippung des Aufbereitungswerkzeugs und Information hinsichtlich der Verkippung des Drehtischs, um verbesserte Versetzungswerte α, β, α' und β' zu erzeugen, um dadurch zu erlauben, dass die Steuerung mit einem hohen Grad an Genauigkeit durchgeführt wird. Normalerweise kann der Grad der Genauigkeit angehoben werden durch Korrigieren der gewünschten Position des Aufbereitungswerkzeugs bezüglich der Verkippung des Drehtischs. Somit kann die Rückkopplung R1 zu dem Aufbereitungswerkzeug weggelassen werden. Ferner kann die Berechnungseinheit weggelassen werden. Wie in 9 dargestellt ist, zeigen α' und β' eine Verkippung bezüglich einer X-Achse bzw. eine Verkippung bezüglich einer Y-Achse an. In diesem Fall führt der Drehtisch 101 eine kombinierte Bewegung durch, bestehend aus einer Verkippung bezüglich der X-Achse und einer Verkippung bezüglich der Y-Achse, und zwar um das selbst ausrichtende Rollen- bzw. Walzenlager 105, das als die Drehmitte dient.The turntable control part has a subtraction unit 30 ' and a controller 31 ' , The subtraction unit 30 ' is provided with desired values for the position of the turntable and displacement values α 'and β' of the controlled object detected by sensors 115 (Displacement sensors 115a . 115b . 115c and 115d ) and in a coordinate converter 35 ' converted and further by the calculation unit 36 be modified on the basis of information regarding the tilting of the processing tool. Differences between the desired values and the offset values α 'and β' resulting from the subtraction unit 30 ' are derived as error signals eα 'and eβ' in the controller 31 entered. The calculation unit 36 calculates relative errors from information regarding the tilt of the conditioning tool and information about the tilt of the rotary table to produce improved displacement values α, β, α 'and β', thereby allowing the control to be performed with a high degree of accuracy. Normally, the degree of accuracy can be increased by correcting the desired position of the dressing tool with respect to the tilt pung of the turntable. Thus, the feedback R1 to the dressing tool can be omitted. Furthermore, the calculation unit may be omitted. As in 9 is shown, α 'and β' indicate a tilt with respect to an X-axis and a tilt with respect to a Y-axis. In this case, the turntable leads 101 a combined movement consisting of a tilting with respect to the X-axis and a tilting with respect to the Y-axis, namely around the self-aligning roller bearings 105 which serves as the turning center.

Die Fehlersignale eα' und eβ' werden einer Kippsteuerung und Dämpfungsverarbeitung ausgesetzt in einem PID+lokalen Phasenverschiebungsverarbeitungsabschnitt 31'-1 und ferner durch einen Kerbfilter 31'-2 hindurch geleitet, um Vibrationskomponenten zu entfernen, um dadurch in Spannungsbefehlssignale Vα' und Vβ' umgewandelt zu sein. Dann werden in einem Koordinatenwandler 31'-3 die Spannungsbefehlssignale Vα' und Vβ' in Steuersignale Vx1 und Vy1 für die Lagesteuerung umgewandelt, welche an einen Treiberabschnitt 32' geliefert werden.The error signals eα 'and eβ' are subjected to tilt control and attenuation processing in a PID + local phase shift processing section 31'-1 and further by a notch filter 31'-2 to remove vibration components to thereby be converted into voltage command signals Vα 'and Vβ'. Then be in a coordinate converter 31'-3 the voltage command signals Vα 'and Vβ' are converted into control signals V x1 and V y1 for attitude control, which are applied to a driver section 32 ' to be delivered.

Der Treiberabschnitt 32' umfasst die Elektromagnetspulen 113a, 113b, 113c und 113d und die Treiberschaltungen 24' zum Erregen dieser Spulen. Die Steuersignale Vx1 und Vy1 werden an die jeweiligen Treiberschaltungen 24' angelegt, in denen sie in Erregungsströme Ix1+, Ix1–, Iy1+ und Iy1– umgewandelt werden zum Versetzen des Ankers 114 in irgendeine der positiven und negativen Richtungen der X- und Y-Achsen, die in 8 gezeigt sind. Die Erregungsströme Ix1+, Ix1–, Iy1+ und Iy1– werden an die Elektromagnetspulen 113a, 113b, 113c und 113d angelegt, um die Lage des gesteuerten Objekts (Drehtisch 101) 33' zu steuern.The driver section 32 ' includes the electromagnetic coils 113a . 113b . 113c and 113d and the driver circuits 24 ' to energize these coils. The control signals V x1 and V y1 are applied to the respective driver circuits 24 ' in which they are converted into excitation currents I x1 +, I x1 -, I y1 + and I y1 - to displace the armature 114 in any of the positive and negative directions of the X and Y axes, which in 8th are shown. The excitation currents I x1 +, I x1 -, I y1 + and I y1 - are applied to the electromagnetic coils 113a . 113b . 113c and 113d created to the location of the controlled object (turntable 101 ) 33 ' to control.

Gemäß dem in den 8 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich die Lage des Drehtischs 101 zusätzlich zur Lage des Aufbereitungswerkzeugs 6 zu steuern. Daher ist es möglich, eine Aufbereitung durchzuführen, während die Aufbereitungsoberfläche des Aufbereitungskörpers 9 und die Polieroberfläche auf dem Drehtisch 101 in einem optimalen Zustand gehalten werden.According to the in the 8th to 11 In the embodiment shown, it is possible the position of the turntable 101 in addition to the location of the processing tool 6 to control. Therefore, it is possible to perform a treatment while the processing surface of the processing body 9 and the polishing surface on the turntable 101 be kept in an optimal condition.

Wie oben bemerkt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Lage des Aufbereitungswerkzeugs gesteuert durch Verwendung von Elektromagnetkräften, um dadurch zu erlauben, dass eine Aufbereitung durchgeführt wird, während eine optimale Verteilung von Oberflächendruck auf die Polieroberfläche durch das Aufbereitungswerkzeug angelegt wird. Demgemäß ist es möglich, eine Polieroberfläche mit einem hohen Grad an Flachheit zu erhalten.As is noted above, according to the present Invention controlled the position of the dressing tool by use of electromagnetic forces, thereby allowing a conditioning to be carried out while an optimum distribution of surface pressure on the polishing surface through the preparation tool is created. Accordingly, it is possible to use a polishing surface to obtain a high degree of flatness.

Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Druckkraft, mit der die Aufbereitungsoberfläche des Aufbereitungskörpers gegen die Polieroberfläche des Drehtischs gedrückt wird, erhalten durch Übertragen der Andrückkraft des Luftzylinders direkt auf das Aufbereitungswerkzeug. Nur die Steuerung der Verkippung des Aufbereitungswerkzeugs wird durch die Lagesteuerung durch Verwendung von Elektromagnetkräften bewirkt. Daher ist die Lagesteuerung in der Lage, eine kompakte Größe und einen einfachen Aufbau zu besitzen.Further is in accordance with the present Invention a compressive force with which the treatment surface of the dresser body against the polishing surface of the turntable is obtained by transferring the pressing force of the air cylinder directly onto the processing tool. Only the Tilting control of the processing tool is controlled by the Position control effected by use of electromagnetic forces. Therefore, the attitude control is capable of a compact size and a own simple structure.

Claims (8)

Aufbereitungsvorrichtung bzw. Abrichtwerkzeug (5) zum Aufbereiten bzw. Abrichten einer Polieroberfläche an einem Drehtisch (1), der in Gleitkontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt, wobei die Aufbereitungsvorrichtung (5) Folgendes aufweist: einen Aufbereitungs- bzw. Abrichtkörper (9) zum Aufbereiten bzw. Abrichten der Polieroberfläche durch Kontakt mit der Polieroberfläche; und Andrückmittel zum Andrücken des Aufbereitungskörpers (9) gegen die Polieroberfläche des Drehtischs (1), gekennzeichnet durch: Lagesteuermittel zum Steuern einer Lage oder Ausrichtung des Aufbereitungskörpers (9) mittels einer elektromagnetischen Kraft.Processing device or dressing tool ( 5 ) for dressing a polishing surface on a turntable ( 1 ) which comes into sliding contact with an object to be polished, wherein the treatment device ( 5 ) Comprising: a dressing or dressing body ( 9 ) for dressing the polishing surface by contact with the polishing surface; and pressing means for pressing the preparation body ( 9 ) against the polishing surface of the turntable ( 1 characterized by: position control means for controlling a position or orientation of the processing body ( 9 ) by means of an electromagnetic force. Aufbereitungsvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei der Aufbereitungskörper (9) eine Aufbereitungsoberfläche aufweist, die an einer Unterseite davon ausgebildet ist und in der Lage ist, mit der Polieroberfläche in Eingriff zu kommen, und wobei die Lagesteuermittel in der Lage sind, einen Kippwinkel der Aufbereitungsoberfläche bezüglich der Polieroberfläche in eine Laufrichtung des Drehtischs (1) zu steuern.Processing device ( 5 ) according to claim 1, wherein the treatment body ( 9 ) has a dressing surface formed on a lower side thereof and capable of engaging with the polishing surface, and wherein the attitude control means is capable of detecting a tilt angle of the dressing surface with respect to the polishing surface in a running direction of the turntable 1 ) to control. Aufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Andrückmittel eine Antriebswelle (7) sind, zum antriebsmäßigen Drehen des Aufbereitungskörpers (9), und wobei die Aufbereitungsvorrichtung (5) ein Universalgelenk umfasst, das die Antriebswelle und den Aufbereitungskörper (9) in einer solchen Art und Weise verbindet, dass der Aufbereitungskörper (9) sich relativ zur Antriebswelle (7) neigen bzw. verkippen kann.Processing device according to claim 1 or 2, wherein the pressure means comprise a drive shaft ( 7 ) are for drivingly rotating the processing body ( 9 ), and wherein the processing device ( 5 ) comprises a universal joint comprising the drive shaft and the treatment body ( 9 ) in such a way that the processing body ( 9 ) relative to the drive shaft ( 7 ) can tilt or tilt. Aufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Aufbereitungsvorrichtung (5) einen Rahmen aufweist zum Tragen der Antriebswelle in einer solchen Art und Weise, dass sich die Antriebswelle um ihre Achse drehen kann und wobei die Lagesteuerung (11) Folgendes aufweist: eine elektromagnetische Einrichtung, die fest an dem Rahmen vorgesehen ist, und Ankermittel, die fest an dem Aufbereitungskörper vorgesehen sind, und die in der Lage sind mittels einer elektromagnetischen Kraft bewegt zu werden, die durch die elektromagnetische Einrichtung erzeugt wird.Processing device according to claim 3, wherein the processing device ( 5 ) has a frame for supporting the drive shaft in such a way that the drive shaft can rotate about its axis and wherein the position control ( 11 ) Comprises: an electromagnetic device fixedly provided on the frame and anchor means fixedly provided on the conditioning body and capable of being moved by means of an electromagnetic force which is generated by the electromagnetic device. Aufbereitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagesteuerung (11) Sensormittel umfasst zum Abfühlen der Lage oder Ausrichtung des Aufbereitungskörpers (9), so dass die Lagesteuerung (11) in der Lage ist, die Lage des Aufbereitungskörpers (9) ansprechend auf die abgefühlte Lage oder Ausrichtung zu steuern.Processing device according to one of the preceding claims, wherein the attitude control ( 11 ) Sensor means for sensing the position or orientation of the processing body ( 9 ), so that the position control ( 11 ) is able to determine the location of the processing body ( 9 ) in response to the sensed posture or orientation. Eine Poliervorrichtung mit einem Drehtisch (11) mit einer Polieroberfläche, die in Gleitkontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt, und einer Aufbereitungs- bzw. Abrichtvorrichtung (5) zum Aufbereiten der Polieroberfläche nach einem der Ansprüche (1) bis (5).A polishing device with a turntable ( 11 ) having a polishing surface in sliding contact with an object to be polished and a dressing device ( 5 ) for preparing the polishing surface according to any one of claims (1) to (5). Poliervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Poliervorrichtung ferner Folgendes aufweist: eine Drehtischantriebswelle zum antriebsmäßigen Drehen des Drehtischs (1), ein Gelenk zum Verbinden der Antriebswelle (7) mit dem Drehtisch (1) in einer solchen Art und Weise, dass der Drehtisch (1) gedreht werden kann während ihm erlaubt wird, sich relativ zu der Drehtischantriebswelle zu kippen, und eine Drehtischlagesteuerung (11) zum steuerbaren Kippen des Drehtischs um das Gelenk mittels einer elektromagnetischen Kraft.The polishing apparatus according to claim 6, wherein the polishing apparatus further comprises: a turntable drive shaft for driving the turntable ( 1 ), a joint for connecting the drive shaft ( 7 ) with the turntable ( 1 ) in such a way that the turntable ( 1 ) while allowing it to tilt relative to the turntable drive shaft, and a turntable position control (FIG. 11 ) for controllably tilting the turntable about the hinge by means of an electromagnetic force. Poliervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Drehvorrichtung einen stationären Rahmen umfasst und wobei die Drehtischlagesteuerung (11) Folgendes aufweist: eine elektromagnetische Einrichtung, die fest an dem stationären Rahmen der Poliervorrichtung vorgesehen ist, und Ankermittel, die fest an dem Drehtisch (1) vorgesehen sind und die in der Lage sind mittels einer elektromagnetischen Kraft bewegt zu werden, die durch die elektromagnetische Einrichtung erzeugt wird.A polishing apparatus according to claim 7, wherein the rotating device comprises a stationary frame and wherein the turntable position control ( 11 ) Comprising: an electromagnetic device fixedly provided on the stationary frame of the polishing apparatus and anchor means fixedly attached to the turntable ( 1 ) are provided and which are capable of being moved by means of an electromagnetic force generated by the electromagnetic device.
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